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Título: Avaliação das propriedades de forma de agregados utilizados em lastro ferroviário a partir do uso do processamento digital de imagens
Título em inglês: Evaluation of the ballast aggregates shape properties using digital image processing techniques
Autor(es): Diógenes, Daianne Fernandes
Orientador(es): Castelo Branco, Verônica Teixeira Franco.
Palavras-chave: Transportes
Processamento de imagens - Técnicas digitais
Data do documento: 6-Dez-2016
Citação: DIÓGENES, D. F. (2016)
Resumo: A camada de lastro é responsável por suportar a superestrutura ferroviária, sendo repetidamente carregada e descarregada pela passagem dos trens. As propriedades de forma dos agregados que constituem essa camada, bem como a granulometria dos mesmos, podem ser diretamente afetadas por diversos fatores, tais como: o tempo de uso da via, a colmatação por materiais mais finos e os processos de manutenção realizados através, principalmente, da socaria, que causam quebra e desgaste nestes materiais. O presente trabalho busca avaliar a influência das propriedades de forma de agregados que compõem a camada de lastro ferroviário no funcionamento e no desempenho da estrutura com o auxílio do Processamento Digital de Imagens (PDI), sendo o Aggregate Image Measurement System (AIMS) a ferramenta utilizada no estudo. Pesquisas que envolvem a avaliação do lastro ferroviário exigem a utilização de equipamentos em grande escala para a realização de ensaios triaxiais, obtenção do Módulo de Resiliênia (MR) e da resistência à Deformação Permanente (DP), com o intuito de compreender as propriedades mecânicas da via permanente. Contudo, aplicou-se a técnica de decalagem, translação da curva granulométrica de forma paralela a curva granulométrica original, a fim de avaliar o material que compõe o lastro ferroviário em escala reduzida quanto às propriedades mecânicas do mesmo. Verificou-se, quanto à determinação da forma dos agregados pela técnica tradicional, que os agregados coletados na via permanente obtiveram maiores percentuais de partículas cúbicas quando comparados ao material de lastro (fase inicial), sendo relacionadas à quebra das partículas lamelares-alongadas por ocorrência dos carregamentos de vagões e pranchas, manutenções com pás vibrantes, atrito entre partículas e impactos de lançamentos. Com relação à caracterização pelo PDI, o lastro inicial apresentou partículas com baixa rugosidade diferentemente dos materiais coletados na via permanente, apresentando textura superficial macia. Embora, os materiais provenientes da via tenham apresentado melhor comportamento mecânico comparado ao lastro inicial, sendo atribuído ao maior percentual de partículas cúbicas de tamanhos menores, assim com a curva granulométrica com características mais densa. Com isso pode-se concluir, quanto a estabilidade e resistência, que os materiais logo abaixo do dormente (completo) e com 5 anos em serviço foram menos impactados, apresentando menores deformações comparados ao materiais de lastro inicial. Todavia, podem estar desfavoráveis em uma das principais funções da camada de lastro, a drenagem.
Abstract: The ballast layer is responsible for supporting the railway superstructure, being repeatedly charged and discharged by the passage of trains. The aggregates shape properties and the particle size thereof may be directly affected by many factors such as: track usage time, clogging of thinner materials and maintenance processes performed primarily through the tamping, causing breakage and wear in these materials. The validation indices used to evaluate shape, angularity and texture are used to understand the interaction of these materials at various stages of the railway, such as in cases of primary and secondary crushing of the aggregates before and after the completion of the tamping ballast, at the beginning of the service life and after a certain service period. This study aims to evaluate the influence of the aggregates’ shape properties that make up the ballast layer in the operation and performance of the structure with the use of Digital Image Processing (DIP), the Aggregate Image Measurement System (AIMS) tool was applied to the study. Research involving the evaluation of ballast requires large-scale equipment to conduct triaxial tests, in order to obtain resilient modulus and resistance to permanent deformation, Thus, the offset technique, translation of the gradation curve from the original size distribution curve, was used in this study to evaluate the material used in the ballast scaled. It was verified, by traditional methodologies, that the aggregates collected in the permanent route obtained higher percentage of cubic particles when compared to the ballast material (initial phase), being related to the breakage of the flat-elongated particles due to the loads from wagons and boards, the maintenance with vibrating blades, the friction between particles and the impacts of materials disposal. Regarding the DPI characterization, the initial ballast presented particles with low roughness differently from the materials collected in the permanent way, presenting smooth surface texture. Materials from the track presented better mechanical behavior compared to the initial ballast, being attributed to the higher percentage of cubic particles of smaller sizes, as well as to the granulometric curve with more dense characteristics. This way, it is possible to conclude, regarding stability and strength, that the material just below the sleepers and the one with 5 years in service were less impacted, presenting smaller deformations compared to the initial ballast materials. However, they may be unfavorable in one of the main functions of the ballast layer, the drainage.
Descrição: DIÓGENES, D. F. Avaliação das propriedades de forma de agregados utilizados em lastro ferroviário a partir do uso do processamento digital de imagens. 2016. 147 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/21468
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